◎實習(xi) 記者 李詔宇 實習(xi) 生 王孫偉(wei)

　　身處天地之間，每每仰觀俯察，“宇宙是什麽(me) ”這一問題往往會(hui) 在腦海中浮現。事實上，在漫長的曆史中，人們(men) 經常對此問題進行思考,對這一問題的認識也經曆了一個(ge) 複雜的演變過程。

　　近日，《新科學家》周刊刊發題為(wei) 《對現實的重新思考：整個(ge) 宇宙會(hui) 不會(hui) 就是一個(ge) 量子單體(ti) 》的文章，為(wei) 我們(men) 提供了上述問題的一個(ge) 可能答案——宇宙或許是一個(ge) 巨大且特別的量子。

　　按照這篇文章的觀點，宇宙可能根本不是由分開的部分組成，而是一個(ge) 單一的量子物體(ti) 。7月24日，有關(guan) 專(zhuan) 家對記者坦言，如果真的找到證據來支持這一想法，可能將徹底改變人類思考宇宙的方式。

　　人類宇宙觀經曆漫長演變過程

　　中國科學技術大學物理學院天文學係博士馬瀟漢介紹，在遠古時期，古代埃及人認為(wei) 宇宙是以天為(wei) 盒蓋、以地為(wei) 盒底的大盒子，盒子中央是尼羅河；古代印度人則認為(wei) 世界是馱在幾隻大象上的平板，而大象則站在巨大的龜背上；“天圓地方說”則是我國古人對宇宙的初步解釋。

　　隨著人類的進一步觀測和探索，宇宙的輪廓逐漸清晰起來。在西方科學界，物理學者對宇宙的描述經曆了從(cong) “地心說”到“日心說”，從(cong) 太陽係到銀河係再到整個(ge) 宇宙的演變過程。而中國古代也相繼出現過蓋天說、渾天說、宣夜說三大宇宙模型。

　　“從(cong) 現代科學來講，宇宙本質上就是時間和空間的集合體(ti) 。”馬瀟漢表示，“在這個(ge) 時空當中，包括人類自身在內(nei) 的各種物質，都是作為(wei) 宇宙的一部分而存在。”

　　現代科學明確了宇宙的本質，那麽(me) 我們(men) 又該如何理解宇宙的運行方式？換言之，人類該用什麽(me) 樣的視角理解宇宙呢？

　　多數近代物理學家傾(qing) 向於(yu) 以還原論的視角理解宇宙。馬瀟漢指出，在還原論視角下，物質最終都是由誇克等基本粒子構成的。科學家們(men) 可以理解構成宇宙的基本粒子的性質，並借此推斷出宇宙的性質。在這種視角下，既然宇宙萬(wan) 物都是由不可再分的物質粒子堆砌而成，那隻要找出構成宇宙的基本粒子，再通過分析、歸納等方式，就可以還原出宇宙存在的真相。

　　德國理論物理學家海因裏希·帕斯將這一過程形象地比喻為(wei) 俄羅斯套娃。“我們(men) 不需要知道這個(ge) 套娃裏有沒有更小的套娃，而隻需要關(guan) 注到揭開的這一層套娃，並用這一層套娃的理論在一定程度上解釋物理世界。”帕斯說。

　　乍一看，還原論似乎為(wei) 科學家們(men) 理解宇宙提供了一種簡單有效的方式。然而，這種方式卻並不完美。

　　在還原論的指導下，科學家們(men) 建立了粒子物理學，並試圖構建出一個(ge) 模型來解釋宇宙中所有的現象，這個(ge) 模型被稱為(wei) “標準模型”。該模型歸納了61種基本粒子，但是這61種基本粒子隻占宇宙的5%。“剩下的95%是無法用還原論解釋的，這之中就包括約70%的暗能量和25%的暗物質。”馬瀟漢指出。換言之，還原論指導下的“標準模型”並不完善，這就促使科學家們(men) 提出一種更加完善的模型，將宇宙中所有的物質和現象納入。

　　中國科學院高能物理研究所研究員、環形正負電子對撞機（CEPC）加速器負責人高傑對此深有同感。他曾表示，到目前為(wei) 止，人類隻認識了宇宙的很小一部分。其中很大一部分——暗物質和暗能量，還停留在科學家的預測階段，尚需通過實驗手段進行驗證。

　　量子理論為(wei) 宇宙探索提供新視角

　　高傑認為(wei) ，研究暗物質等問題需要將描述微觀世界的粒子物理與(yu) 描述宇觀世界（即包括星團、星係、星係團、超星係團、總星係以及遍布於(yu) 宇宙空間的射線和引力場所構成的物質係統）的宇宙學相結合。量子理論在宇宙學中的引入為(wei) 宇宙學研究提供了新的研究思路和理論框架，能夠解釋之前粒子物理學無法解釋的問題。馬瀟漢表示，物理學家常用彩虹來比喻粒子物理學和量子物理學之間的對應關(guan) 係。在彩虹中，紅、橙、黃、綠、青、藍、紫這七種顏色是肉眼可見的，而彩虹中紫色以上的區域（即紫外區）和紅色以下的區域（即紅外區）是肉眼不可見的。可見光部分相當於(yu) 粒子物理標準模型適用的領域，而粒子物理標準模型之外的“紅外區和紫外區”則需要通過新思路，即結合量子力學和引力來解釋。

　　隨著研究的深入，物理學家發現，極大的宇宙和極小的微粒之間存在不可分割的聯係，而這種聯係目前隻能用量子理論來進行說明。

　　科學家們(men) 猜測，這種現象可能是量子糾纏導致的。量子糾纏通常被描述為(wei) 量子體(ti) 之間的關(guan) 聯，這種關(guan) 聯性證明了糾纏的量子係統不能被理解為(wei) 是由某些部分構成的，它們(men) 就是同一的整體(ti) 。若該理論成立，這也就意味著宇宙不同能量級實際上是同一的，宇宙萬(wan) 物就不是由逐級變小的部分組成，整個(ge) 宇宙是一個(ge) “單一、不可分割的量子體(ti) ”。

　　一沙一世界，世界亦塵埃。“其實對於(yu) ‘單一量子體(ti) ’這一概念，科學界還沒有形成嚴(yan) 謹統一的術語。”馬瀟漢指出，目前“單一量子體(ti) ”這一猜想仍停留在科學哲學層麵，科學家對於(yu) 宇宙未知部分的探索仍在繼續。要想將這一猜想以更精確的方式表達出來，還需要更多觀測和理論方麵的努力。

　　在不久的將來，如果科學家能夠找到證據證明量子糾纏適用於(yu) 整個(ge) 宇宙，那麽(me) 人類過往的宇宙觀可能會(hui) 被顛覆。人類可能需要從(cong) 新的視角——宇宙作為(wei) 一個(ge) 糾纏聯係的單一量子整體(ti) ——來理解和認識宇宙。

　　在求知欲和好奇心的驅使下，從(cong) 千百年前的仰望星空開始，到如今在科學觀測和理論指導下理解宇宙，人類從(cong) 未停下對宇宙探索的腳步。隨著文明和科技的進步，人類最終將揭開層層麵紗，將宇宙的真實麵貌越來越清晰地呈現出來。

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　　與(yu) 宇宙起源相關(guan) 的有趣理論

　　宇宙起源這個(ge) 話題一直吸引著眾(zhong) 多科學家孜孜不倦地探索。雖然科學家們(men) 對宇宙究竟是怎麽(me) 起源的尚無定論，但有幾種假說或許能為(wei) 揭示這個(ge) 謎團提供線索。

　　關(guan) 於(yu) 宇宙起源，最流行的假說可能就是“宇宙大爆炸”了。該假說認為(wei) ，宇宙應該是誕生於(yu) 137億(yi) 年前的一次大爆炸。宇宙在最初的時候隻是一個(ge) 能量奇點，這個(ge) 奇點不占用任何空間，但它卻被科學家們(men) 認為(wei) 集合了宇宙中所有的物質和能量。在奇點發生爆炸的一瞬間，所有的物質和能量被釋放了出來，而現如今宇宙中的物質粒子都是在宇宙大爆炸之後4分鍾內(nei) 形成的。直到宇宙大爆炸後的38萬(wan) 年，宇宙溫度才下降到3000攝氏度左右，而宇宙也從(cong) 粒子粥一樣的混沌狀態變得透明，光子開始在宇宙中穿梭，原子結構得以形成。

　　愛因斯坦的廣義(yi) 相對論預言了白洞的存在。白洞是一種性質正好與(yu) 黑洞相反的特殊天體(ti) ，它是宇宙中的噴射源，可以向外部區域噴射物質和能量，但不能吸收外部區域的任何物質和輻射。聚集在白洞內(nei) 的物質，隻可以經邊界向外運動，而不能反向運動。一些科學家認為(wei) ，白洞通過蟲洞與(yu) 黑洞相連接，把黑洞“吃”進去的物質再“吐”出來。我們(men) 的宇宙可能就起源於(yu) 一次白洞噴射。

　　還有科學家認為(wei) ，也許宇宙本身就是一個(ge) 循環。宇宙在發生大爆炸後會(hui) 不斷膨脹，但當它膨脹到一個(ge) 臨(lin) 界點、無法繼續膨脹時，就會(hui) 向內(nei) 坍塌，直至再次形成一個(ge) 奇點、再次發生爆炸。